غواصة كهربائية

الغواصة النووية هي غواصة تعمل بواسطة مفاعل نووي ، ولكنها ليست بالضرورة مسلحة نووياً .

تتمتع الغواصات النووية بمزايا أداء كبيرة مقارنةً بالغواصات "التقليدية" (التي تعمل عادةً بالديزل والكهرباء ). فالدفع النووي ، لكونه مستقلاً تماماً عن الهواء، يُغني الغواصة عن الحاجة إلى الصعود إلى السطح بشكل متكرر، كما هو الحال في الغواصات التقليدية. وتتيح كمية الطاقة الكبيرة التي يُولدها المفاعل النووي للغواصات النووية العمل بسرعات عالية لفترات طويلة، كما أن الفترة الطويلة بين عمليات التزود بالوقود تمنحها مدىً غير محدود عملياً، مما يجعل العوامل الوحيدة التي تحدّ من مدة الرحلة هي الحاجة إلى إعادة تزويدها بالطعام أو غيره من المواد الاستهلاكية. ^{[ 2 ]} وبالتالي، يحل الدفع النووي مشكلة قصر مدة المهمة التي تواجهها جميع الغواصات الكهربائية ( التي تعمل بالبطاريات أو خلايا الوقود ). علاوة على ذلك، تستطيع الغواصات النووية تجديد المواد الاستهلاكية إلى حدٍ ما، حيث تُنتج الأكسجين والمياه العذبة من مياه البحر عبر التحليل الكهربائي وتحلية المياه . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

بسبب التكلفة الباهظة للتكنولوجيا النووية، لم تمتلك سوى قلة من القوى العسكرية العالمية غواصات نووية. وقد وقعت حوادث إشعاعية داخل الغواصات السوفيتية، بما في ذلك حوادث نووية وإشعاعية خطيرة ، لكن المفاعلات البحرية الأمريكية، بدءًا من طراز S1W والتصاميم اللاحقة، تعمل دون أي حوادث منذ إطلاق الغواصة الأمريكية نوتيلوس (SSN-571) عام 1954. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

التسمية

في التصنيف الأمريكي ، تُصنّف الغواصات التي تعمل بالطاقة النووية بالرمز SSxN، حيث يرمز SS إلى "سفينة غواصة"، وx=G تعني أن الغواصة مُجهزة بصواريخ موجهة (عادةً صواريخ كروز )، وx=B تعني أن الغواصة مُجهزة بصواريخ باليستية (عادةً صواريخ عابرة للقارات )، وN تعني أن الغواصة تعمل بالطاقة النووية. أما SSN فتشير إلى غواصات الهجوم التي تعمل بالطاقة النووية ، والتي لا تحمل صواريخ. ^{[ 7 ]}

تاريخ

تم اقتراح فكرة الغواصة التي تعمل بالطاقة النووية لأول مرة في البحرية الأمريكية من قبل الفيزيائي روس غان من مختبر الأبحاث البحرية في عام 1939. ^[⁸^] بدأت البحرية الملكية في البحث عن تصميمات لمحطات الدفع النووي في عام 1946. ^[⁹^]

أصبح بناء أول غواصة تعمل بالطاقة النووية في العالم ممكناً بفضل التطوير الناجح لمحطة دفع نووية من قبل مجموعة من العلماء والمهندسين في الولايات المتحدة في فرع المفاعلات البحرية التابع لمكتب السفن ولجنة الطاقة الذرية . في يوليو 1951، أذن الكونجرس الأمريكي ببناء أول غواصة تعمل بالطاقة النووية، نوتيلوس ، بقيادة الكابتن هايمان جي. ريكوفر ، من البحرية الأمريكية (وهي تحمل نفس اسم غواصة الكابتن نيمو الخيالية نوتيلوس في رواية جول فيرن " عشرون ألف فرسخ تحت الماء" الصادرة عام 1870 ، وهي أول غواصة عملية مثبتة تحمل اسم نوتيلوس ، وغواصة أخرى تحمل اسم يو إس إس نوتيلوس (SS-168) خدمت بامتياز في الحرب العالمية الثانية ).

كُلِّفت شركة وستنجهاوس ببناء مفاعلها النووي. بعد اكتمال بناء الغواصة في شركة إلكتريك بوت ، قامت السيدة الأولى مامي أيزنهاور بكسر زجاجة الشمبانيا التقليدية على مقدمة الغواصة نوتيلوس ، وتم تدشينها رسميًا باسم يو إس إس نوتيلوس (SSN-571) في 30 سبتمبر 1954. ^[¹⁰^] في 17 يناير 1955، غادرت الغواصة غروتون، كونيتيكت ، لبدء تجاربها البحرية . بلغ طول الغواصة 98 مترًا (320 قدمًا) وتكلفتها حوالي 55 مليون دولار. وإدراكًا لأهمية هذه السفن، وضعت البحرية البريطانية خططًا لبناء غواصات تعمل بالطاقة النووية. ^[¹¹^]

سرعان ما حذا الاتحاد السوفيتي حذو الولايات المتحدة في تطوير الغواصات التي تعمل بالطاقة النووية في خمسينيات القرن العشرين. وبدافع من تطوير الولايات المتحدة لغواصة نوتيلوس ، بدأ السوفيت العمل على مفاعلات الدفع النووي في أوائل الخمسينيات في معهد الفيزياء وهندسة الطاقة في أوبنينسك ، تحت إشراف أناتولي ب. ألكسندروف ، الذي أصبح لاحقًا رئيسًا لمعهد كورتشاتوف . في عام 1956، بدأ أول مفاعل دفع سوفيتي صممه فريقه الاختبارات التشغيلية. في الوقت نفسه، عمل فريق تصميم بقيادة فلاديمير ن. بيريجودوف على السفينة التي ستضم المفاعل. بعد التغلب على العديد من العقبات، بما في ذلك مشاكل توليد البخار ، وتسربات الإشعاع ، وصعوبات أخرى، دخلت أول غواصة نووية مبنية على هذه الجهود المشتركة، وهي الغواصة K-3 لينينسكي كومسومول من فئة مشروع 627 كيت ، والتي أطلق عليها حلف الناتو اسم غواصة فئة نوفمبر ، الخدمة في البحرية السوفيتية عام 1958. ^[¹²^]

زُوِّدت أول غواصة بريطانية تعمل بالطاقة النووية، إتش إم إس دريدنوت، بمفاعل أمريكي من طراز S5W ، مُنح لبريطانيا بموجب اتفاقية الدفاع المشترك بين الولايات المتحدة والمملكة المتحدة لعام 1958. صُمِّمَ هيكل دريدنوت وأنظمتها القتالية وبُنيَت في بريطانيا، على الرغم من تأثر شكل الهيكل وأساليب البناء بالتصاميم الأمريكية. ^{[ 9 ]} خلال بناء دريدنوت ، طوّرت شركة رولز رويس ، بالتعاون مع هيئة الطاقة الذرية البريطانية في محطة أبحاث الأميرالية، إتش إم إس فولكان ، في دونري ، نظام دفع نووي بريطانيًا جديدًا كليًا. في عام 1960، طُلِبَت ثاني غواصة بريطانية تعمل بالطاقة النووية من شركة فيكرز أرمسترونغ ، وزُوِّدت بمحطة رولز رويس النووية PWR1، لتكون إتش إم إس فاليانت أول غواصة نووية بريطانية بالكامل. ^{[ 13 ]} ساهمت عمليات نقل التكنولوجيا الإضافية من الولايات المتحدة في جعل شركة رولز رويس مكتفية ذاتيًا تمامًا في تصميم المفاعلات النووية، وذلك مقابل "كمية كبيرة" من المعلومات المتعلقة بتصميم الغواصات وتقنيات كتم الصوت التي نُقلت من المملكة المتحدة إلى الولايات المتحدة. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} وقد وفر نظام الطوافات لغواصات فئة فاليانت للبحرية الملكية ميزة في كتم صوت الغواصات لم تُدخلها البحرية الأمريكية إلا بعد فترة طويلة. ^{[ 16 ]}

أثبتت الطاقة النووية أنها مثالية لدفع غواصات الصواريخ الباليستية الاستراتيجية ، مما حسّن بشكل كبير قدرتها على البقاء مغمورة وغير مكتشفة. كانت يو إس إس جورج واشنطن أول غواصة صواريخ باليستية نووية عاملة في العالم، مزودة بـ 16 صاروخ بولاريس A-1 ، والتي قامت بأول دورية ردع لغواصات الصواريخ الباليستية الاستراتيجية في الفترة من نوفمبر 1960 إلى يناير 1961. كان لدى السوفيت بالفعل العديد من غواصات الصواريخ الباليستية الاستراتيجية من مشروع 629 (فئة غولف)، وكانوا متأخرين عن الولايات المتحدة بعام واحد فقط مع أول غواصة صواريخ باليستية استراتيجية لديهم، وهي كي-19 سيئة الحظ من مشروع 658 (فئة هوتيل)، والتي دخلت الخدمة في نوفمبر 1960. ومع ذلك، حملت هذه الفئة نفس تسليح غواصات غولف بثلاثة صواريخ. كانت أول غواصة صواريخ باليستية استراتيجية سوفيتية مزودة بـ 16 صاروخًا هي مشروع 667A (فئة يانكي) ، والتي دخلت أول غواصة منها الخدمة في عام 1967، وبحلول ذلك الوقت كانت الولايات المتحدة قد شغّلت 41 غواصة صواريخ باليستية استراتيجية، والتي أطلق عليها اسم " 41 من أجل الحرية ". ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}

كانت غواصات VMF تايفون التي تعمل بالطاقة النووية أكبر غواصات الإزاحة في العالم. ^{[ 19 ]}

في ذروة الحرب الباردة ، كان يتم إدخال ما يقارب خمس إلى عشر غواصات نووية إلى الخدمة سنوياً من أحواض بناء الغواصات السوفيتية الأربعة ( سيفماش في سيفيرودفينسك ، وأدميرالتيسكي فيرفي في سانت بطرسبرغ، وكراسنوي سورموفو في نيجني نوفغورود ، وأمورسكي زافود في كومسومولسك-أون-أمور ). ومنذ أواخر الخمسينيات وحتى نهاية عام 1997، بنى الاتحاد السوفيتي، ولاحقاً روسيا، ما مجموعه 245 غواصة نووية، وهو عدد يفوق ما بنته جميع الدول الأخرى مجتمعة. ^{[ 20 ]}

في المملكة المتحدة، تم بناء جميع الغواصات النووية السابقة والحالية التابعة للبحرية الملكية البريطانية (باستثناء ثلاث غواصات: إتش إم إس كونكرر ، وإتش إم إس رينون ، وإتش إم إس ريفنج ) في بارو إن فورنيس (في شركة بي إيه إي سيستمز لحلول الغواصات أو سابقتها في إس إي إل )، حيث لا يزال بناء الغواصات النووية مستمراً. وكانت كونكرر أول غواصة تعمل بالطاقة النووية تشتبك مع سفينة معادية باستخدام طوربيدات، حيث أغرقت الطراد إيه آر إيه جنرال بلغرانو بطوربيدين من طراز مارك 8 خلال حرب الفوكلاند عام 1982 .

اعتبارًا من عام 2026تُشغّل ست دول نوعًا من الغواصات الاستراتيجية التي تعمل بالطاقة النووية: الولايات المتحدة، وروسيا، والمملكة المتحدة، وفرنسا، والصين، والهند. ^{[ 21 ]} ولدى عدة دول أخرى، من بينها البرازيل، وأستراليا ^{[ 22 ]}^{[ 23 ]} وكوريا الشمالية، مشاريع جارية في مراحل مختلفة لبناء غواصات تعمل بالطاقة النووية. ^{[ 24 ]}^{[ 25 ]} في غضون ذلك، تُطوّر الولايات المتحدة غواصات من فئة كولومبيا . ومن المتوقع أن تحتوي على 16 أنبوب إطلاق صواريخ وأن تُنفّذ أول مهمة دورية لها في عام 2031. ومن المتوقع أن تدخل الخدمة 12 غواصة من هذه الفئة، بعمر خدمة يبلغ حوالي 42 عامًا. ^{[ 26 ]}

تكنولوجيا

يُعدّ نظام توليد الطاقة الفرق الرئيسي بين الغواصات التقليدية والغواصات النووية . تستخدم الغواصات النووية مفاعلات نووية لهذا الغرض، حيث تُولّد إما الكهرباء لتشغيل المحركات الكهربائية المتصلة بعمود المروحة ، أو تعتمد على حرارة المفاعل لإنتاج البخار الذي يُشغّل التوربينات البخارية ( انظر: الدفع النووي البحري ). تستخدم المفاعلات المستخدمة في الغواصات عادةً وقودًا عالي التخصيب لتمكينها من توليد كمية كبيرة من الطاقة من مفاعل أصغر حجمًا، والعمل لفترات أطول بين عمليات التزود بالوقود، وهو أمر صعب نظرًا لموقع المفاعل داخل هيكل الغواصة المضغوط. كما أن جميع المفاعلات النووية المستخدمة في الغواصات حتى الآن تقريبًا هي من نوع مفاعلات الماء الخفيف المضغوط (PWR). ^[²⁷^] ونظرًا للمخاوف المتعلقة بانتشار الأسلحة النووية، تم تزويد بعض الغواصات النووية بوقود يورانيوم منخفض التخصيب ، يُضاهي الوقود المستخدم في مفاعلات الماء الخفيف المدنية المستخدمة في توليد الكهرباء على اليابسة. ^[²⁸^] على سبيل المثال، تستخدم الغواصات الفرنسية من فئة روبيس يورانيوم منخفض التخصيب بنسبة 7% من اليورانيوم ^-235 في الوقود. ^[²⁹^] من سلبيات استخدام الوقود منخفض التخصيب قصر دورات التزود بالوقود (عادةً ما تتراوح دورات التزود بالوقود في مفاعلات الطاقة الأرضية بين 18 و24 شهرًا ^[³⁰^] )، مما يقلل من جاهزية الغواصة. علاوة على ذلك، يمتص اليورانيوم ^{-238 الموجود في الوقود النيوترونات}ويتحول إلى بلوتونيوم وأكتينيدات ثانوية، مما قد يُشكل مشكلة في التخلص من الوقود المستهلك. ^[³¹^]^[³²^] تم نشر مفاعلات أخرى غير مفاعلات الماء المضغوط على غواصات فئة ألفا السوفيتية ، وكذلك على الغواصة الأمريكية سي وولف (SSN-575) . ومع ذلك، اعتُبرت هذه المفاعلات طريقًا مسدودًا من الناحية التكنولوجية، ولم يتم مواصلة تطويرها.

يُزوّد المفاعل النووي أيضًا الأنظمة الفرعية الأخرى للغواصة بالطاقة، مثل أنظمة الحفاظ على جودة الهواء، وإنتاج المياه العذبة بتقطير مياه البحر، وتنظيم درجة الحرارة، وغيرها. وتُشغّل جميع المفاعلات النووية البحرية المستخدمة حاليًا بمولدات ديزل كنظام طاقة احتياطي. وتستطيع هذه المحركات توفير طاقة كهربائية طارئة لإزالة حرارة تحلل المفاعل ، بالإضافة إلى طاقة كهربائية كافية لتشغيل آلية دفع طارئة. ويمكن للغواصات حمل وقود نووي لمدة تصل إلى 30 عامًا من التشغيل. والمورد الوحيد الذي يحد من مدة بقاء الغواصة تحت الماء هو إمدادات الطعام للطاقم وصيانة الغواصة. ومن الناحية العملية، تُؤخذ الاعتبارات النفسية في الحسبان أيضًا، إذ لا يُستحب أن يقضي الطاقم وقتًا طويلًا في المساحة المغلقة للغواصة المغمورة. ^{[ 33 ]}

تكمن نقطة ضعف تقنية التخفي في الغواصات النووية في الحاجة إلى تبريد المفاعل حتى عندما تكون الغواصة متوقفة؛ إذ يتبدد حوالي 70% من حرارة المفاعل في مياه البحر. وينتج عن ذلك "أثر حراري"، وهو عبارة عن عمود من الماء الدافئ ذي الكثافة المنخفضة يصعد إلى سطح البحر، مُحدثًا "ندبة حرارية" يمكن رصدها بواسطة أنظمة التصوير الحراري ، مثل نظام FLIR . ^{[ 34 ]} ومن المشاكل الأخرى أن المفاعل يعمل باستمرار، مما يُصدر ضوضاء بخارية يمكن سماعها بواسطة السونار ، كما أن مضخة المفاعل (المستخدمة لتدوير سائل التبريد) تُصدر ضوضاء أيضًا، على عكس الغواصة التقليدية التي تتحرك بمحركات كهربائية صامتة تقريبًا.

التطورات الأخيرة

أُفيد بأن البحرية الروسية تخطط لإدخال مركبة غاطسة غير مأهولة تعمل بالطاقة النووية ومسلحة نووياً، تحمل اسم "بوسيدون" ، في عام 2027. ^{[ 35 ]}^{[ 36 ]} تشير البيانات المحدودة المتاحة في المصادر المفتوحة إلى أنها تستخدم مفاعلاً صغيراً (يُرجح أنه يعمل باليورانيوم المخصب ) وقادرة على بلوغ سرعة قصوى تبلغ 130 كم/ساعة. ومن المتوقع إطلاقها من غواصات من فئة "بيلغورود" مصممة خصيصاً لهذا الغرض ، واستهداف المدن الساحلية الكبرى كسلاح ردع ثانٍ . (مع العلم أن الاختبارات الأولية لـ"بوسيدون" أُجريت باستخدام غواصة "ساروف" التي تعمل بالديزل والكهرباء ). تتمثل الميزة الرئيسية لاستخدام المركبات الغاطسة غير المأهولة بدلاً من غواصات الصواريخ الباليستية النووية (SSBN) كسلاح ردع ثانٍ في تجنب الخسائر في أرواح طاقم غواصات الصواريخ الباليستية النووية. ففي حال إطلاق صواريخ الردع النووي مباشرةً من غواصة صواريخ باليستية نووية، يُكشف موقع الغواصة، ما يُتيح تدميرها بسرعة في ضربة ثالثة بواسطة صاروخ كروز أو صاروخ باليستي ، يُطلق من غواصة أخرى أو من سفينة سطحية أو من البر. عندما تُلقي مركبة غاطسة غير مأهولة شحنة نووية، يبقى موقع السفينة الأم مجهولاً، ومن المرجح أن تنجو السفينة من الضربة الثالثة. ولا يُعرف أن أي دولة أخرى تُطوّر أسلحة مماثلة في عام 2024. ^[²⁷^]

إيقاف التشغيل

يُقدّر العمر التشغيلي للغواصة النووية بحوالي 25 إلى 30 عامًا، وبعدها ستواجه الغواصة إجهادًا وتآكلًا في مكوناتها، وتقادمًا، وارتفاعًا متزايدًا في تكاليف التشغيل. ^{[ 37 ]}^{[ 38 ]} وتُعدّ عملية إخراج هذه الغواصات من الخدمة عملية طويلة؛ فبعضها يُحتفظ به في الاحتياط أو يُخزّن لفترة من الزمن ثم يُفكّك في نهاية المطاف، بينما يُتخلص من البعض الآخر فورًا. ^{[ 39 ]}^{[ 38 ]} وتتبع الدول التي تُشغّل غواصات نووية استراتيجيات مختلفة فيما يتعلق بإخراجها من الخدمة. ^{[ 40 ]} ومع ذلك، فإن التخلص الفعال من الغواصات النووية مكلف: ففي عام 2004، قُدّرت تكلفته بحوالي 4 مليارات دولار. ^{[ 41 ]}^{[ 42 ]}

طُرق

عمومًا، هناك خياران لإخراج الغواصات النووية من الخدمة. الخيار الأول هو تفريغ المفاعل النووي من الوقود وإزالة المواد والمكونات المشعة، وبعد ذلك يُفصل جزء الهيكل الذي يحتوي على المفاعل النووي من الغواصة ويُنقل إلى موقع مخصص للتخلص من النفايات المشعة منخفضة المستوى، حيث يُدفن وفقًا لإجراءات التخلص من النفايات. ^{[ 38 ]} أما الخيار الثاني، فهو تفريغ المفاعل النووي من الوقود، وتفكيك نظام دفع الغواصة، وتركيب فتحات تهوية في الأجزاء غير المفاعلية، وملء حجرة المفاعل. ^{[ 37 ]}^{[ 38 ]} بعد إحكام إغلاق الغواصة، يمكن سحبها إلى موقع مخصص للتخلص من النفايات في أعماق البحار، ثم غمرها بالماء لتستقر سليمة في قاع البحر. ^{[ 38 ]} وقد نظرت بعض القوات البحرية والدول في هذا الخيار الأخير سابقًا. ^{[ 43 ]} ومع ذلك، فبينما يُعدّ التخلص من النفايات في البحر أرخص من التخلص منها على اليابسة، فإنّ عدم اليقين بشأن اللوائح والقانون الدولي، مثل اتفاقية لندن بشأن الإغراق واتفاقية قانون البحار ، قد حال دون المضي قدماً في هذا الخيار. ^{[ 43 ]}

السلالة

تشغيلي

الصين

فرنسا

غواصتان هجوميتان من طراز روبيس
4 غواصات صواريخ باليستية من فئة تريومفان ، 4 منها تعمل منذ عام 1997. ^{[ 26 ]}
3 غواصات هجومية من فئة سوفرين (أول غواصة من هذه الفئة، سوفرين ، دخلت الخدمة في 6 نوفمبر 2020)

الهند

أربع غواصات من فئة أريانت - غواصات صواريخ باليستية. ثلاث منها عاملة، وواحدة قيد التشغيل.

روسيا

1 غواصات صواريخ باليستية من مشروع 667BDR، كالمار (دلتا 3)
ست غواصات صواريخ باليستية من مشروع 667BDRM، دلفين (دلتا 4).
غواصتان هجوميتان من طراز 671RTM Shchuka (Victor III)
خمس غواصات هجومية من مشروع 885 (ياسين)
8 غواصات صواريخ باليستية من مشروع 935 (بوري) . 4 منها كانت عاملة و4 كانت قيد الإنشاء في عام 2021. ^{[ 26 ]}
غواصتان هجوميتان من مشروع 945 (سييرا)
6 غواصات صواريخ كروز من مشروع 949 (أوسكار)
أربع غواصات هجومية من مشروع 971 (أكولا)
غواصتان من مشروع 1851.1 ( بالتوس ) للأغراض الخاصة
غواصتان من مشروع 1910 من فئة كاشالوت (موحدة) للأغراض الخاصة
0 مشروع 1983.1 غواصة الأغراض الخاصة AS-12 ( لوشاريك )
0 المشروع 09851. غواصة من فئة خاباروفسك . غواصة مصممة حديثًا ومبنية خصيصًا لحمل ستة طوربيدات نووية من طراز بوسيدون . ^{[ 44 ]}
1. المشروع 09852. الغواصة الروسية بيلغورود هي غواصة معدلة من فئة أوسكار 2، أعيد بناؤها كسفينة مهام خاصة. وهي مصممة لحمل ما يصل إلى ستة طوربيدات بوسيدون ، ولإجراء أبحاث وإنقاذ في أعماق البحار. ^{[ 45 ]}

المملكة المتحدة

4 غواصات صواريخ باليستية من فئة فانغارد - 4 منها كانت تعمل في عام 2021. ^{[ 26 ]}
6 غواصات هجومية من فئة أستوت ^{[ 46 ]}

الولايات المتحدة

المصدر: ^{[ 47 ]}

23- إس سي بي-303: غواصات هجومية من فئة لوس أنجلوس
18 غواصة من طراز SCB-304: غواصات صواريخ باليستية من فئة أوهايو - 14 سفينة تم تمديد عمرها التشغيلي من 30 إلى 42 عامًا. تحمل كل منها 20-24 صاروخًا باليستيًا يُطلق من الغواصات .
3 غواصات هجومية من فئة سي وولف
24 غواصة هجومية من فئة فرجينيا